【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表 土料基本性質(zhì)試驗(yàn)成果表 料場(chǎng) 天然濕密度 (g/cm3) 天然干密度 (g/cm3) 天然含水量 （％） 土粒比重 Gs 流限 WL 塑限 Wp 塑性指數(shù) Ip 顆粒組成（％） 擊實(shí) 滲透系數(shù) K(cm/s) 不固結(jié)不排水剪 UU 固結(jié)不排水剪 CU 固結(jié)排水剪 CD 細(xì)粒沙 ＞ 粉粒~ 粘粒＜ 最優(yōu)含水量 Wop 最大干容重 γdmax φ （度） C （ KPa） φ （度） C （ KPa） φ （度） C （ KPa） C3 ～ ～ ～ ～ ～ ～ n108 C4 ～ ～ ～ ～ ～ ～ n107 表 土料化學(xué)分析成果表 料場(chǎng) 易溶鹽（﹪） 中溶鹽（﹪） 難溶鹽（﹪） 有機(jī)質(zhì)（﹪） C3 C4 工程規(guī)模 地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展概況 QA 灌區(qū)南北長(zhǎng) 30 公里，東西寬 公里， QA 市居灌區(qū)中部，為行政公署、兵團(tuán)農(nóng)場(chǎng)管理局、鐵路分局、吐 —哈 油田生產(chǎn)、科研、生活基地， QA 市人民政府所在地，是 QA地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心。 灌區(qū)內(nèi) 2020 年總?cè)丝? 萬(wàn)人，其中城市人口 萬(wàn)人，近郊區(qū)農(nóng)業(yè)人口 萬(wàn)人 ,少數(shù)民族占 23%，農(nóng)業(yè)種植面積 萬(wàn)畝，社會(huì)總產(chǎn)值 億元，國(guó)民生產(chǎn)總值 億元，工業(yè)總產(chǎn)值 億元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值 億元，國(guó)民人均收入 元。 根據(jù)灌區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，灌區(qū)內(nèi)的人口由現(xiàn)狀年的 萬(wàn)人發(fā)展到 2020 年 萬(wàn)人， 2020 年 萬(wàn)人，農(nóng)業(yè)種植面積由現(xiàn)狀的 萬(wàn)畝，發(fā)展到 2020 年的 萬(wàn)畝，2020 年的 萬(wàn)畝；工業(yè)總產(chǎn)值由現(xiàn)狀年的 億元發(fā)展到 2020 年 25 億元， 2020 年的 億元。 工程興建的必要性和迫切性 QA 盆地是新疆最缺水的地區(qū)，是干旱地區(qū)中的干旱地區(qū)，同時(shí)， QA 盆地又是一個(gè)相對(duì)封閉的綠洲經(jīng)濟(jì)區(qū)，水資源貧乏，境內(nèi)調(diào)水又無(wú)可能，一方面是缺水，另一方面因建設(shè)資金缺乏，北部山區(qū)的山溪性河溝水資源開(kāi)發(fā)利用不足，城市要發(fā)展，工業(yè)要發(fā)展，農(nóng)業(yè)要發(fā)展，各業(yè)的發(fā)展都需要水，長(zhǎng)期以來(lái)缺水嚴(yán)重制約著 QA 盆地經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也是 QA盆地的經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期以來(lái)未能走出困境的關(guān) 鍵所在。 灌區(qū)具有優(yōu)越的土地、光熱資源優(yōu)勢(shì)，發(fā)展農(nóng)業(yè)有廣闊的前景，同時(shí)灌區(qū)內(nèi)又有發(fā)展鹽化工、石油化工、煤炭、電力等工業(yè)的基本條件和優(yōu)勢(shì)，僅擬建的石油化工提出的用水申請(qǐng) ,即要求年供水量 2500 萬(wàn)噸。 根據(jù) QA 流域規(guī)劃中賦予 QA 水庫(kù)的任務(wù)， QA 水庫(kù)工程是滿足灌區(qū)內(nèi)城市工業(yè)供水、灌溉、生態(tài)、防洪等綜合利用要求的整個(gè)系統(tǒng)中起著極為重要和不可替代的作用。因此，興建 QA 水庫(kù)工程非常必要，非常緊迫。 工程規(guī)模 QA 水庫(kù)的主要任務(wù)是，保證石油化工用水，改善灌區(qū)的灌溉條件，調(diào)劑生態(tài)用水，減少流域內(nèi)地下水的開(kāi)采量，兼 顧防洪。工程興建后可以向石油化工年提供水量 106 m3，向灌區(qū)年供水 106 m3，全年供水 106 m3，改善灌溉面積 104畝。 根據(jù)流域規(guī)劃中 QA 水庫(kù)承擔(dān)的主要任務(wù)，經(jīng)灌區(qū)水土平衡計(jì)算，確定水庫(kù)的興利庫(kù)容為 106m3。經(jīng)水庫(kù)泥沙淤積計(jì)算，確定水庫(kù)死庫(kù)容 106m3，相應(yīng)死水位 。 則水庫(kù)庫(kù)容為 106m3，相應(yīng)正常蓄水位 。根據(jù)規(guī)范 SL2522020，本工程等級(jí)為三等工程，主要建筑物級(jí)別為 3 級(jí)，臨時(shí)建筑物為 5 級(jí)。 整個(gè)樞紐主要由攔河大壩、導(dǎo)流兼放水洞、溢洪道三大建筑物組成。 水庫(kù)泥砂淤積 QA 河多年平均輸 沙 量為 104t，徑流含沙量 ， 屬少沙河流 ， 經(jīng)計(jì)算106 m3的淤積庫(kù)容淤積年限超過(guò) 55 年。 施工條件 施工控制性參考指標(biāo) 壩基開(kāi)挖速度 2～ 4m/月或石方開(kāi)挖為 2～ 3 萬(wàn) m3/月；基坑排水下降速度 1m/晝夜；混凝土防滲墻施工，沖擊鉆鉆孔為 1～ ，成墻上升速度 2m/小時(shí)，帷幕灌漿（自下而上法），鉆機(jī)鉆灌漿孔為 ～ ，灌漿為 2～ 5 m/臺(tái)班，固結(jié)灌漿比帷幕灌漿快一倍；壩體填筑強(qiáng)度 8～ 15 萬(wàn) m3/月；混凝土面板澆筑強(qiáng)度（滑模施工） ～ 2m/小時(shí)；混凝土澆筑強(qiáng)度 3～ 6 萬(wàn) m3/月；隧洞掘進(jìn)速度 60～ 120m/每工作面 .月。 第三章 工程 等別及建筑物級(jí)別 根據(jù) SL2522020《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》之規(guī)定，水利水電工程按其工程規(guī)模，效益和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性分為五等，綜合考慮水庫(kù)的總庫(kù)容、防洪庫(kù)容、灌溉面積等，工程規(guī)模由庫(kù)容決定，由于該工程正常蓄水位為什么 ，庫(kù)容為 900 萬(wàn)m3，介 于 ～ 億 m3 之間， 則可將該工程級(jí)別定為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物為 3 級(jí)，次要建筑物為 4 級(jí)，臨時(shí)建筑物為 5 級(jí)。 第四章 防洪標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)洪演算 防洪標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)工程規(guī)模及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，按《水利水電工程等級(jí)劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》SL5252020，水庫(kù)永久性建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50 年一遇標(biāo)準(zhǔn)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 1000 年一遇標(biāo)準(zhǔn)。 調(diào)洪演算 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 根據(jù)資料現(xiàn)在設(shè)計(jì)洪峰流量和壩址處水文站的單位洪水流量過(guò)程線，故本次設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線采用以洪峰控制的同倍比 放大法對(duì)典型洪水進(jìn)行放大，分別得設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與校核洪水過(guò)程線。設(shè) 計(jì)洪水過(guò)程線成果見(jiàn)表 表 QA水利樞紐工程壩址處設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 △ t(2h) 時(shí)間 設(shè)計(jì)洪水 校核洪水 △ t(2h) 時(shí)間 設(shè)計(jì)洪水 校核洪水 0 7 日 00： 00 62 14:00 2 02:00 64 16:00 4 04:00 66 18:00 6 06:00 68 20:00 8 08:00 70 22:00 10 10:00 72 10 日 00： 00 12 12:00 74 02:00 14 14:00 76 04:00 16 16:00 78 06:00 18 18:00 80 08:00 20 20:00 82 10:00 22 22:00 84 12:00 24 8 日 00： 00 86 14:00 26 02:00 88 16:00 28 04:00 90 18:00 30 06:00 92 20:00 32 08:00 94 22:00 34 10:00 96 11 日 00： 00 36 12:00 98 02:00 38 14:00 100 04:00 40 16:00 102 06:00 42 18:00 104 08:00 44 20:00 106 10:00 46 22:00 108 12:00 48 9 日 00： 00 110 14:00 50 02:00 112 16:00 52 04:00 114 18:00 54 06:00 116 20:00 56 08:00 118 22:00 58 10:00 120 12 日 00： 00 60 12:00 調(diào)洪演算原理 根據(jù)水庫(kù)水量平衡方程：在某一時(shí)段內(nèi)，入庫(kù)水量減去出庫(kù)水量，應(yīng)等于該時(shí)段內(nèi)水庫(kù)增加或減少的蓄水量。水量平衡方程為 122121 22 VVtqqt ??????? () 式中 Q1—— 時(shí)段 t? 始的入庫(kù) 流量， m3/s； Q2—— 時(shí)段 t? 末的出庫(kù)流量， m3/s； V1—— 時(shí)段 t? 始的水庫(kù)蓄水量， m3/s； V2—— 時(shí)段 t? 末的水庫(kù)蓄水量， m3/s； t? —— 計(jì)算時(shí)段， 。 根據(jù)水庫(kù)入庫(kù)洪水過(guò)程線，式中 Q1， Q2均為已知， V q1 則是計(jì) 算時(shí)段△ t 開(kāi)始時(shí)的初始條件，未知數(shù)有兩個(gè)（ V q2） ，對(duì) V q2進(jìn)行試算 。 聯(lián)合另一方程： q2=f(H)= () 式中 A系數(shù)，與建筑物形式和尺寸，閘孔開(kāi)度以及淹沒(méi)系數(shù)有關(guān)系，A=(2g)1/2； m流量系數(shù)； B堰頂高度； b指數(shù)，對(duì)于堰流一般為 3/2 。 由式 ()和式 ()聯(lián)立 ,就可解出 q2， V2兩個(gè)未知數(shù)，用兩個(gè)公式調(diào)洪計(jì)算的方法很多， 常用試算法和 半圖解法。本設(shè)計(jì)中采用 試算法 。 利用 Excel 圖表分別繪制出 P=%和 P=2%各個(gè)時(shí)段來(lái)水流量和下泄流量曲線圖，兩曲線相交點(diǎn)即為校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位。 2. 基本數(shù)據(jù) 由于該溢流堰不設(shè)閘門，故 根據(jù)資料可知，該水庫(kù)的起調(diào)水位高程為 米，其相應(yīng)的庫(kù)容為 900 萬(wàn)立方米。 計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算書 第五章 壩 型 選擇 與樞紐布置 壩型選擇 根據(jù)各壩型的特點(diǎn)結(jié)合所給 QA 水庫(kù)庫(kù)區(qū)地質(zhì)資料進(jìn)行 如下壩型比選： 壩型一：重力壩 重力壩是一種古老而且應(yīng)用廣泛的壩型 ,它因主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定而得名。重 力壩的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,施工方便 ,抗御洪水能力強(qiáng) ,抵抗戰(zhàn)爭(zhēng)破壞等意外事故的能力強(qiáng) ,工作安全可靠 ,至今仍廣泛使用。 重力壩的工作原理 重力壩的工作原理是在水壓力及其他荷載的作用下 ,主要依靠壩體自身重量在滑動(dòng)面上產(chǎn)生的抗滑力來(lái)抵消壩前水壓力 ,以滿足穩(wěn)定的要求 ,同時(shí) ,也靠壩體自重在水平載面上產(chǎn)生的壓重力來(lái)抵消由于水壓力所引起的拉重力 ,以滿足強(qiáng)度的要求。其基本剖面為上游近于垂直的三角形剖面 ,眼垂直軸線方向常沒(méi)永久伸縮縫 ,將壩體分成若干獨(dú)立工作的壩段 ,壩體剖面較大。 重力壩的特點(diǎn) 重力壩之所以能長(zhǎng)久地被 采用，主要是因?yàn)樗哂幸韵聨状髢?yōu)點(diǎn)： 。重力壩的斷面大 ,筑壩材料抗沖刷能力強(qiáng) ,適用于在壩頂溢流和壩身設(shè)置泄水孔。在施工期可以利用壩體或底孔導(dǎo)流。樞紐布置方便一般不需要另設(shè)河岸溢洪道或洪隧洞。在意外情況下 ,即使從壩頂少量過(guò)水 ,一般也不會(huì)招致壩體失事 ； ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,施工技術(shù)比較容易掌握。壩體板樣 ,立模和混凝土澆筑和振搗都比較方便 ,有利于機(jī)械化施工 ； ，應(yīng)力較小，筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，因而抵抗水的滲漏、洪水漫頂、地震和戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的能力都比較 強(qiáng) ； 、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因?yàn)閴误w作用于地面上的壓應(yīng)力不高，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求也較低 ； ，也可以在壩內(nèi)設(shè)置泄水孔，一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊 ； f． 結(jié)構(gòu)作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨(dú)立工作，結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力分析和穩(wěn)定計(jì)算都比較簡(jiǎn)單。 但是，重力壩也有下面一些缺點(diǎn)： a． 壩體剖面尺寸大，水泥用量 多； b． 壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮 ； c． 壩體與地基接觸面積大，因而壩底的 揚(yáng)壓力較大，對(duì)穩(wěn)定不利。 d． 壩體體積大，施工期混凝土的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力較大，在施工期對(duì)混凝土溫度控制的要求較高。 壩型二：拱壩 拱壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用 將水壓力 的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來(lái)維持，主要是利用拱端基巖的反作用來(lái)支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強(qiáng)度。因此，是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型。 拱壩特點(diǎn)： (1)優(yōu)點(diǎn)：拱壩利用拱的作用將荷載傳至兩岸，充分利用了材料的搞壓性能，故 拱壩可做得比較薄，大大節(jié)省混凝土方量，從而節(jié)省造價(jià)。此外，拱壩還可以在壩身開(kāi)孔解決泄流問(wèn)題，不需另外修建溢洪道，壩體重量輕，抗震性能好。 (2)缺點(diǎn)： 幾何形狀復(fù)雜，施工難度大。 施工導(dǎo)流需一次斷流，工另開(kāi)導(dǎo)流隧洞。 拱壩主要的缺點(diǎn)是對(duì)壩址河谷形狀及地基要求較高。 地質(zhì)條件 建造拱壩的地形條件是左右兩岸對(duì)稱，岸坡平順無(wú)突變，砰面上為向下流收縮的峽谷地段，如 V形和 U形河谷。壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支承，以保證壩體的穩(wěn)定。理想的地質(zhì)條件是基巖均勻單一、完整穩(wěn)定、強(qiáng)度高、剛度大、透水性小和耐風(fēng)化。此外，拱壩要求兩岸 壩座附近河岸邊坡巖體穩(wěn)定，整體性好，沒(méi)有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層，在荷載作用下不產(chǎn)生大的壓縮變形。 壩型三：土石壩 土石壩特點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn) ： ，節(jié)省鋼材﹑水泥﹑木材等 建筑材料 ，減 少了建壩過(guò)程中的 遠(yuǎn)途 運(yùn)輸。 ，便于維修和加高﹑擴(kuò)建。 c． 壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)，有適應(yīng)變形的良好性能，因此對(duì)地基的要求低。 d． 施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組合機(jī)械快速施工。 (2)缺點(diǎn) ： 壩身一般不能 溢流 ，